Prema vrijednosti električnog otpora poluvodiča zauzeti međumjesto između vodiča i dielektrika. Poluvodiči uključuju mnoge kemijske elemente (germanij, silicij, selen, telurij, arsen itd.), ogroman broj legura i kemijskih spojeva.

Kvalitativna razlika između poluvodiča i metala očituje se prvenstveno u ovisnosti otpora o temperaturi. S padom temperature, otpor metala opada. U poluvodičima, naprotiv, s padom temperature, otpor raste i blizu apsolutne nule praktički postaju izolatori.

Otpor ρ čistog poluvodiča kao funkcija apsolutne temperature T.

Poluvodičinazivaju se tvari čija otpornost opada s porastom temperature.

Takvo ponašanje ovisnosti ρ(T) pokazuje da koncentracija slobodnih nositelja naboja u poluvodičima ne ostaje konstantna, već raste s porastom temperature. Mehanizam električne struje u poluvodičima ne može se objasniti unutar modela plina slobodnih elektrona. Objašnjenje pojava uočenih u vodičima moguće je na temelju zakona kvantne mehanike. Razmotrimo kvalitativno mehanizam električne struje u poluvodičima na primjeru germanija (Ge).

Atomi germanija imaju četiri labavo vezana elektrona u svojoj vanjskoj ljusci. Zovu se valentni elektroni. U kristalnoj rešetki svaki atom je okružen s četiri najbliža susjeda. Veza između atoma u kristalu germanija je kovalentna, odnosno provode parovi valentnih elektrona. Svaki valentni elektron pripada dvama atomima.

Valentni elektroni u kristalu germanija mnogo su jače vezani za atome nego u metalima; stoga je koncentracija vodljivih elektrona na sobnoj temperaturi u poluvodičima mnogo redova veličine niža nego u metalima. Temperatura blizu apsolutne nule u kristalu germanija, svi elektroni sudjeluju u stvaranju veza. Takav kristal ne provodi elektricitet. Kako temperatura raste, neki od valentnih elektrona mogu dobiti dovoljno energije da razbiju kovalentne veze. Tada će kristal imatislobodni elektroni(elektroni vodljivosti). Istodobno, na mjestima kidanja veze nastaju slobodna mjesta koja nisu zauzeta elektronima.

Slobodna mjesta koja nisu zauzeta elektronima nazivaju se rupe.

Slobodno mjesto može zauzeti valentni elektron iz susjednog para, tada će se rupa pomaknuti na novo mjesto u kristalu. Pri određenoj temperaturi poluvodiča određena količina parovi elektron-rupa.

Istodobno se odvija i obrnuti proces – kada slobodni elektron naiđe na rupu, obnavlja se elektronska veza između atoma germanija. Ovaj proces se zove rekombinacija.

rekombinacija -obnavljanje elektronske veze između atoma.

Parovi elektron-rupa također se mogu proizvesti kada je poluvodič osvijetljen zbog energije elektromagnetskog zračenja.

U nedostatku električnog polja, vodljivi elektroni i rupe sudjeluju u kaotičnom toplinskom gibanju.

Ako se poluvodič stavi u električno polje, tada u uređeno kretanje ne sudjeluju samo slobodni elektroni, već i rupe, koje se ponašaju kao pozitivno nabijene čestice. Stoga, struja ja u poluvodiču se sastoji od elektronike I n i rupa Ip struje: ja = I n + Ip

Električna struja u poluvodičimanaziva se usmjereno kretanje elektrona prema pozitivnom polu, a rupa prema negativnom.

Koncentracija elektrona vodljivosti u poluvodiču jednaka je koncentraciji rupa: n n = np. Mehanizam vodljivosti elektron-rupa očituje se samo u čistim (tj. bez nečistoća) poluvodičima. To se zove vlastitu električnu vodljivost poluvodiča.

Vlastita električna vodljivost poluvodičima naziva se mehanizam vodljivosti elektron-rupa, koji se očituje samo u čistim (to jest, bez nečistoća) poluvodičima.

U prisutnosti nečistoća, električna vodljivost poluvodiča se jako mijenja.

vodljivost nečistoćanaziva se vodljivost poluvodiča u prisutnosti nečistoća.

Neophodan uvjet za oštro smanjenje otpornosti poluvodiča pri uvođenju nečistoća je razlika između valencije atoma nečistoće i valencije glavnih atoma kristala.

Postoje dvije vrste provođenja nečistoća - elektronička i rupa provodljivost.

1. Elektronska vodljivost nastaje kada se ubrizgava poluvodički kristal primjesa s višom valentnošću.

Na primjer, petovalentni atomi arsena, As, uvode se u kristal germanija s četverovalentnim atomima.

Slika prikazuje petovalentni atom arsena na mjestu rešetke germanija. Četiri valentna elektrona atoma arsena sudjeluju u stvaranju kovalentnih veza s četiri susjedna atoma germanija. Peti valentni elektron pokazao se suvišnim; lako se odvaja od atoma arsena i postaje slobodan. Atom koji je izgubio elektron pretvara se u pozitivan ion koji se nalazi na mjestu u kristalnoj rešetki.

Nečistoća donora- naziva se nečistoća atoma čija je valenca veća od valencije glavnih atoma poluvodičkog kristala.

Kao rezultat njegovog uvođenja, u kristalu se pojavljuje značajan broj slobodnih elektrona. To dovodi do oštrog smanjenja otpornosti poluvodiča - tisućama, pa čak i milijunima puta. Otpornost vodiča s visokim sadržajem nečistoća može se približiti otpornosti metalnog vodiča.

U kristalu germanija s primjesom arsena postoje elektroni i rupe odgovorni za intrinzičnu vodljivost kristala. No, glavna vrsta slobodnih nositelja naboja su elektroni odvojeni od atoma arsena. U takvom kristalu n n >> np.

Vodljivost u kojoj su većina slobodnih nositelja naboja elektroni naziva se elektronička.

Poluvodič koji pokazuje elektronsku vodljivost naziva se poluvodič n-tipa.

1. provodljivost rupa nastaje kada nečistoća sa niža valencija.

Na primjer, trovalentni atomi In se uvode u kristal germanija.

Slika prikazuje atom indija koji je stvorio kovalentne veze sa samo tri susjedna atoma germanija koristeći svoje valentne elektrone. Atom indija nema elektron za stvaranje veze s četvrtim atomom germanija. Taj elektron koji nedostaje može se uhvatiti atomom indija iz kovalentne veze susjednih atoma germanija. U tom slučaju, atom indija se pretvara u negativni ion koji se nalazi na mjestu kristalne rešetke, a u kovalentnoj vezi susjednih atoma nastaje prazno mjesto.

Nečistoća akceptora -pod nazivom strSmjesa atoma s valentnošću manjom od valencije glavnih atoma poluvodičkog kristala sposobnog za hvatanje elektrona.

Kao rezultat unošenja akceptorske nečistoće u kristal dolazi do prekida mnogih kovalentnih veza i stvaranja slobodnih mjesta (rupa). Na ta mjesta elektroni mogu skočiti iz susjednih kovalentnih veza, što dovodi do nasumičnih lutanja rupa oko kristala.

Prisutnost akceptorske nečistoće naglo smanjuje otpornost poluvodiča zbog pojave velikog broja slobodnih rupa. Koncentracija rupa u poluvodiču s akceptorskom nečistoćom značajno premašuje koncentraciju elektrona koji su nastali zbog mehanizma intrinzične električne vodljivosti poluvodiča: np >> n n.

Vodljivost u kojoj su rupe glavni nosioci slobodnog naboja naziva se vodljivost rupa.

Poluvodič s vodljivošću rupa naziva se poluvodič p-tipa.

Valja naglasiti da je vodljivost rupa zapravo posljedica kretanja elektrona kroz slobodna mjesta od jednog atoma germanija do drugog, koji provode kovalentnu vezu.

Ovisnost električne vodljivosti poluvodiča o temperaturi i osvjetljenju

1. Za poluvodiče s porastom temperature smanjuje se pokretljivost elektrona i rupa, ali to ne igra značajnu ulogu, budući da kada se poluvodič zagrijava, kinetički povećava se energija valentnih elektrona i pucaju pojedine veze, što dovodi do povećanja broja slobodnih elektrona, tj. povećanja električne vodljivosti.

1. Kad je osvijetljen poluvodič, u njemu se pojavljuju dodatni nosioci kojidovodi do povećanja njegove električne vodljivosti.To se događa kao rezultat činjenice da svjetlost izvlači elektrone iz atoma, a istovremeno se povećava broj elektrona i rupa.

Poluvodiči su klasa tvari u kojima se s povećanjem temperature povećava vodljivost i smanjuje električni otpor. Ovi poluvodiči se bitno razlikuju od metala.

Tipični poluvodiči su kristali germanija i silicija u kojima su atomi ujedinjeni kovalentnom vezom. Poluvodiči imaju slobodne elektrone na bilo kojoj temperaturi. Slobodni elektroni pod djelovanjem vanjskog električnog polja mogu se kretati u kristalu, stvarajući električnu struju vodljivosti. Uklanjanje elektrona s vanjske ljuske jednog od atoma kristalne rešetke dovodi do transformacije tog atoma u pozitivni ion. Ovaj ion se može neutralizirati hvatanjem elektrona iz jednog od susjednih atoma. Nadalje, kao rezultat prijelaza elektrona s atoma na pozitivne ione, dolazi do procesa kaotičnog kretanja u kristalu mjesta s nedostajućim elektronom. Izvana se ovaj proces percipira kao kretanje pozitivnog električnog naboja, tzv rupa.

Kada se kristal stavi u električno polje, događa se uređeno gibanje rupa – struja rupe.

U idealnom poluvodičkom kristalu električna struja nastaje kretanjem jednakog broja negativno nabijenih elektrona i pozitivno nabijenih rupa. Vodljivost u idealnim poluvodičima naziva se intrinzična vodljivost.

Svojstva poluvodiča uvelike ovise o sadržaju nečistoća. Nečistoće su dvije vrste - donor i akceptor.

Nečistoće koje daju elektrone i stvaraju elektronsku vodljivost nazivaju se donator(nečistoće koje imaju valencu veću od valencije glavnog poluvodiča). Poluvodiči u kojima je koncentracija elektrona veća od koncentracije rupa nazivaju se poluvodiči n-tipa.

Nečistoće koje hvataju elektrone i time stvaraju pokretne rupe bez povećanja broja elektrona vodljivosti nazivaju se akceptor(nečistoće koje imaju valenciju manju od one glavnog poluvodiča).

Pri niskim temperaturama rupe su glavni nosioci struje u poluvodičkom kristalu s nečistoćom akceptora, a elektroni nisu glavni nosioci. Poluvodiči u kojima koncentracija rupa premašuje koncentraciju elektrona vodljivosti nazivaju se poluvodičima rupa ili poluvodičima p-tipa. Razmotrimo kontakt dvaju poluvodiča s različitim vrstama vodljivosti.

Međusobna difuzija većinskih nositelja događa se kroz granicu ovih poluvodiča: elektroni difundiraju iz n-poluvodiča u p-poluvodič, a rupe iz p-poluvodiča u n-poluvodič. Kao rezultat toga, dio n-poluvodiča koji se nalazi uz kontakt bit će iscrpljen elektronima, a u njemu će se formirati višak pozitivnog naboja zbog prisutnosti čistih iona nečistoća. Kretanje rupa iz p-poluvodiča u n-poluvodič dovodi do pojave viška negativnog naboja u graničnom području p-poluvodiča. Kao rezultat, nastaje dvostruki električni sloj i nastaje kontaktno električno polje koje sprječava daljnju difuziju glavnih nositelja naboja. Ovaj sloj se zove zaključavanje.

Vanjsko električno polje utječe na električnu vodljivost sloja barijere. Ako su poluvodiči spojeni na izvor kao što je prikazano na sl. 55, tada će se pod djelovanjem vanjskog električnog polja glavni nosioci naboja - slobodni elektroni u n-poluvodiču i rupe u p-poluvodiču - kretati jedni prema drugima do sučelja poluvodiča, dok će debljina pn spoj se smanjuje, stoga se smanjuje njegov otpor. U tom je slučaju jačina struje ograničena vanjskim otporom. Ovaj smjer vanjskog električnog polja naziva se izravnim. Izravna veza p-n-spoja odgovara odjeljku 1 na strujno-naponskoj karakteristici (vidi sliku 57).

Nosioci električne struje u različitim medijima i strujno-naponske karakteristike sažete su u tablici. jedan.

Ako su poluvodiči spojeni na izvor kao što je prikazano na sl. 56, tada će se elektroni u n-poluvodiču i rupe u p-poluvodiču kretati pod djelovanjem vanjskog električnog polja s granice u suprotnim smjerovima. Povećava se debljina sloja barijere, a time i njegov otpor. S ovim smjerom vanjskog električnog polja - obrnuto (blokiranje) kroz sučelje prolaze samo manjinski nositelji naboja čija je koncentracija mnogo manja od glavnih, a struja je praktički nula. Obrnuto uključivanje pn spoja odgovara odjeljku 2 na strujno-naponskoj karakteristici (slika 57).

U poluvodičima je to usmjereno kretanje rupa i elektrona, na koje utječe električno polje.

Kao rezultat eksperimenata, uočeno je da električna struja u poluvodičima nije popraćena prijenosom tvari - oni ne prolaze nikakve kemijske promjene. Dakle, elektroni se mogu smatrati nosiocima struje u poluvodičima.

Može se odrediti sposobnost materijala da u njemu stvara električnu struju.Prema ovom pokazatelju vodiči zauzimaju međupoložaj između vodiča i dielektrika. Poluvodiči su razne vrste minerala, neki metali, metalni sulfidi itd. Električna struja u poluvodičima nastaje zbog koncentracije slobodnih elektrona, koji se mogu kretati u nekom smjeru u tvari. Uspoređujući metale i vodiče, može se primijetiti da postoji razlika između temperaturnog učinka na njihovu vodljivost. Povećanje temperature dovodi do smanjenja U poluvodičima se povećava indeks vodljivosti. Ako se temperatura u poluvodiču poveća, tada će kretanje slobodnih elektrona biti kaotičnije. To je zbog povećanja broja sudara. Međutim, u poluvodičima, u usporedbi s metalima, koncentracija slobodnih elektrona značajno raste. Ovi čimbenici imaju suprotan učinak na vodljivost: što je više sudara, to je niža vodljivost, što je veća koncentracija, to je veća. U metalima ne postoji veza između temperature i koncentracije slobodnih elektrona, tako da se promjenom vodljivosti s porastom temperature mogućnost uređenog kretanja slobodnih elektrona samo smanjuje. Što se tiče poluvodiča, učinak povećanja koncentracije je veći. Dakle, što temperatura više raste, to će biti veća vodljivost.

Postoji odnos između kretanja nositelja naboja i takvog koncepta kao što je električna struja u poluvodičima. Kod poluvodiča pojavu nositelja naboja karakteriziraju različiti čimbenici, među kojima je posebno važna temperatura i čistoća materijala. Prema čistoći, poluvodiči se dijele na nečistoće i intrinzične.

Što se tiče intrinzičnog vodiča, utjecaj nečistoća na određenoj temperaturi za njih se ne može smatrati značajnim. Budući da je pojasni pojas u poluvodičima mali, u intrinzičnom poluvodiču, kada temperatura dosegne, valentni pojas je potpuno ispunjen elektronima. No vodljivi pojas je potpuno slobodan: u njemu nema električne vodljivosti i funkcionira kao savršen dielektrik. Na drugim temperaturama postoji mogućnost da tijekom toplinskih fluktuacija određeni elektroni mogu prevladati potencijalnu barijeru i naći se u vodljivom pojasu.

Thomsonov efekt

Princip termoelektričnog Thomsonovog efekta: kada se električna struja propušta u poluvodiče duž kojih postoji temperaturni gradijent, osim Jouleove topline, u njima će se oslobađati ili apsorbirati dodatne količine topline, ovisno o smjeru u kojem struja teče.

Nedovoljno ujednačeno zagrijavanje uzorka koji ima homogenu strukturu utječe na njegova svojstva, zbog čega tvar postaje nehomogena. Dakle, Thomsonov fenomen je specifičan Pelteov fenomen. Jedina razlika je u tome što nije različit kemijski sastav uzorka, već ekscentricitet temperature uzrokuje tu nehomogenost.

U ovoj lekciji razmotrit ćemo takav medij za prolaz električne struje kao poluvodiči. Razmotrit ćemo princip njihove vodljivosti, ovisnost ove vodljivosti o temperaturi i prisutnosti nečistoća, razmotriti takav koncept kao što je p-n spoj i osnovni poluvodički uređaji.

Ako napravite izravnu vezu, tada će vanjsko polje neutralizirati ono za zaključavanje, a struju će stvarati glavni nositelji naboja (slika 9.).

Riža. 9. p-n spoj s izravnom vezom ()

U ovom slučaju, struja manjinskih nositelja je zanemariva, praktički je nema. Stoga p-n spoj osigurava jednosmjerno provođenje električne struje.

Riža. 10. Atomska struktura silicija s porastom temperature

Vodljivost poluvodiča je elektron-rupa, a takva vodljivost se naziva intrinzična vodljivost. A za razliku od vodljivih metala, s povećanjem temperature, broj slobodnih naboja samo raste (u prvom slučaju se ne mijenja), dakle, vodljivost poluvodiča raste s povećanjem temperature, a otpor se smanjuje (slika 10).

Vrlo važno pitanje u proučavanju poluvodiča je prisutnost nečistoća u njima. A u slučaju prisutnosti nečistoća, treba govoriti o vodljivosti nečistoća.

Poluvodiči

Mala veličina i vrlo visoka kvaliteta odašiljanih signala učinili su poluvodičke uređaje vrlo čestim u modernoj elektroničkoj tehnologiji. Sastav takvih uređaja može uključivati ​​ne samo gore spomenuti silicij s nečistoćama, već i, na primjer, germanij.

Jedan od tih uređaja je dioda - uređaj sposoban propuštati struju u jednom smjeru i spriječiti njezin prolaz u drugom. Dobiva se implantacijom druge vrste poluvodiča u kristal poluvodiča p- ili n-tipa (slika 11.).

Riža. 11. Oznaka diode na dijagramu i dijagramu njezinog uređaja, respektivno

Drugi uređaj, sada s dva p-n spoja, zove se tranzistor. Služi ne samo za odabir smjera strujanja, već i za njegovu pretvorbu (slika 12).

Riža. 12. Shema strukture tranzistora i njegova oznaka na električnom krugu, odnosno ()

Treba napomenuti da moderni mikro krugovi koriste mnoge kombinacije dioda, tranzistora i drugih električnih uređaja.

U sljedećoj lekciji ćemo se osvrnuti na širenje električne struje u vakuumu.

Bibliografija

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizika (osnovna razina) - M.: Mnemozina, 2012.
2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fizika 10 razred. - M.: Ileksa, 2005.
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fizika. Elektrodinamika. - M.: 2010.

1. Principi rada uređaja ().
2. Enciklopedija fizike i tehnologije ().

Domaća zadaća

1. Što uzrokuje elektrone vodljivosti u poluvodiču?
2. Što je intrinzična vodljivost poluvodiča?
3. Kako vodljivost poluvodiča ovisi o temperaturi?
4. Koja je razlika između donorske i akceptorske nečistoće?
5. * Kolika je vodljivost silicija s primjesom a) galija, b) indija, c) fosfora, d) antimona?

Poluvodiči uključuju mnoge kemijske elemente (germanij, silicij, selen, telurij, arsen itd.), ogroman broj legura i kemijskih spojeva. Gotovo sve anorganske tvari svijeta oko nas su poluvodiči. Najčešći poluvodič u prirodi je silicij, koji čini oko 30% zemljine kore.

Kvalitativna razlika između poluvodiča i metala očituje se u temperaturna ovisnost otpora(sl.9.3)

Pojasni model vodljivosti elektron-rupa poluvodiča

Tijekom formiranja čvrstih tijela moguća je situacija kada se energetski pojas koji proizlazi iz energetskih razina valentnih elektrona početnih atoma pokaže potpuno ispunjen elektronima, a najbliže energetske razine dostupne za punjenje elektronima se odvoje od valentni pojas E V interval nerazriješenih energetskih stanja – tzv zabranjena zona npr.Iznad pojasa je zona energetskih stanja dopuštenih za elektrone - vodljivi pojas E c .

Vodljivi pojas na 0 K je potpuno slobodan, dok je valentni pojas potpuno zauzet. Slične trakaste strukture karakteristične su za silicij, germanij, galijev arsenid (GaAs), indijev fosfid (InP) i mnoge druge poluvodičke čvrste tvari.

S povećanjem temperature poluvodiča i dielektrika, elektroni mogu primiti dodatnu energiju povezanu s toplinskim gibanjem. kT. Nekim elektronima za prijelaz je dovoljna energija toplinskog gibanja od valentnog pojasa do vodljivog pojasa, gdje se elektroni pod djelovanjem vanjskog električnog polja mogu gotovo slobodno kretati.

U ovom slučaju, u krugu s poluvodičkim materijalom, kako temperatura poluvodiča raste, električna struja će se povećati. Ova struja je povezana ne samo s kretanjem elektrona u vodljivom pojasu, već i s izgledom slobodna mjesta od elektrona koji su otišli u vodljivi pojas u valentnom pojasu tzv rupe . Slobodno mjesto može zauzeti valentni elektron iz susjednog para, tada će se rupa pomaknuti na novo mjesto u kristalu.

Ako se poluvodič stavi u električno polje, tada u uređeno kretanje ne sudjeluju samo slobodni elektroni, već i rupe, koje se ponašaju kao pozitivno nabijene čestice. Stoga, struja ja u poluvodiču se sastoji od elektronike I n i rupa Ip struje: ja= I n+ Ip.

Mehanizam vođenja elektron-rupa očituje se samo u čistim (tj. bez nečistoća) poluvodičima. To se zove vlastitu električnu vodljivost poluvodiča. Elektroni se bacaju u vodljivi pojas sa Fermijeva razina, za koji se ispostavilo da se nalazi u vlastitom poluvodiču usred zabranjene zone(slika 9.4).

Moguće je značajno promijeniti vodljivost poluvodiča unošenjem vrlo malih količina nečistoća u njih. U metalima, nečistoća uvijek smanjuje vodljivost. Dakle, dodavanje 3% atoma fosfora čistom siliciju povećava električnu vodljivost kristala za faktor 105.

Lagani dodatak dopanta u poluvodič zove doping.

Neophodan uvjet za oštro smanjenje otpornosti poluvodiča pri uvođenju nečistoća je razlika između valencije atoma nečistoće i valencije glavnih atoma kristala. Vodljivost poluvodiča u prisutnosti nečistoća naziva se vodljivost nečistoća .

Razlikovati dvije vrste provođenja nečistoća – elektronička i rupa provodljivost. Elektronska vodljivost nastaje kada se petovalentni atomi (na primjer, arsen, As) uvedu u kristal germanija s četverovalentnim atomima (slika 9.5).

Četiri valentna elektrona atoma arsena sudjeluju u stvaranju kovalentnih veza s četiri susjedna atoma germanija. Pokazalo se da je peti valentni elektron suvišan. Lako se odvaja od atoma arsena i postaje slobodan. Atom koji je izgubio elektron pretvara se u pozitivan ion koji se nalazi na mjestu u kristalnoj rešetki.

Smjesa atoma čija je valenca veća od valencije glavnih atoma poluvodičkog kristala naziva se donorska nečistoća . Kao rezultat njegovog uvođenja, u kristalu se pojavljuje značajan broj slobodnih elektrona. To dovodi do oštrog smanjenja otpornosti poluvodiča - tisućama, pa čak i milijunima puta.

Otpornost vodiča s visokim sadržajem nečistoća može se približiti otpornosti metalnog vodiča. Takvu vodljivost, zbog slobodnih elektrona, nazivamo elektroničkom, a poluvodič s elektronskom vodljivošću nazivamo poluvodič n-tipa.

provodljivost rupa nastaje kada se trovalentni atomi uvedu u kristal germanija, na primjer, atomi indija (slika 9.5)

Slika 6 prikazuje atom indija koji je stvorio kovalentne veze sa samo tri susjedna atoma germanija koristeći svoje valentne elektrone. Atom indija nema elektron za stvaranje veze s četvrtim atomom germanija. Taj elektron koji nedostaje može se uhvatiti atomom indija iz kovalentne veze susjednih atoma germanija. U tom slučaju, atom indija se pretvara u negativni ion koji se nalazi na mjestu kristalne rešetke, a u kovalentnoj vezi susjednih atoma nastaje prazno mjesto.

Mješavina atoma koja je sposobna uhvatiti elektrone naziva se akceptorska nečistoća . Kao rezultat uvođenja akceptorske nečistoće, u kristalu se prekidaju mnoge kovalentne veze i nastaju prazna mjesta (rupe). Na ta mjesta elektroni mogu skočiti iz susjednih kovalentnih veza, što dovodi do nasumičnih lutanja rupa oko kristala.

Koncentracija rupa u poluvodiču s akceptorskom nečistoćom značajno premašuje koncentraciju elektrona koji su nastali zbog mehanizma intrinzične električne vodljivosti poluvodiča: np>> n n. Ova vrsta provođenja tzv vodljivost rupa . Nečistoća poluvodiča s vodljivošću rupa naziva se poluvodič p-tipa . Glavni slobodni nosioci naboja u poluvodičima str-vrsta su rupe.

Prijelaz elektron-rupa. Diode i tranzistori

U suvremenoj elektroničkoj tehnologiji poluvodički uređaji imaju iznimnu ulogu. Tijekom protekla tri desetljeća gotovo su u potpunosti zamijenili elektrovakuumske uređaje.

Svaki poluvodički uređaj ima jedan ili više spojeva elektron-rupa. . Prijelaz elektron-rupa (ili n–str-tranzicija) - ovo je područje dodira dvaju poluvodiča s različitim vrstama vodljivosti.

Na granici poluvodiča (slika 9.7) nastaje dvostruki električni sloj čije električno polje sprječava proces difuzije elektrona i rupa jedna prema drugoj.

Sposobnost n–str-prijelaz za prolaz struje u gotovo samo jednom smjeru koristi se u uređajima tzv poluvodičke diode. Poluvodičke diode izrađuju se od kristala silicija ili germanija. Tijekom njihove proizvodnje, nečistoća se topi u kristal s određenom vrstom vodljivosti, što daje drugu vrstu vodljivosti.

Slika 9.8 prikazuje tipičnu volt-ampersku karakteristiku silikonske diode.

Poluvodički uređaji s ne jednim nego dva n-p spoja nazivaju se tranzistori . Tranzistori su dvije vrste: str–n–str-tranzistori i n–str–n-tranzistori. u tranzistoru n–str–n-tip temeljne germanijeve ploče je vodljiva str-tip, a dvije regije stvorene na njemu - vodljivošću n-tip (slika 9.9).

u tranzistoru p–n–str- to je nekako suprotno. Ploča tranzistora se zove baza(B), jedna od regija sa suprotnim tipom vodljivosti - kolektor(K), a drugi - odašiljač(E).